فهرست مطالب
در حوزه همیشه در حال تکامل پزشکی مدرن، ادغام تکنیک‌های مهندسی ژنتیک با صنعت داروسازی، عصر جدیدی از کشف و توسعه دارو را آغاز کرده است و تولید داروهای نوین را به همراه داشته است.
توانایی دستکاری و اصلاح ژن‌ها، فرایندهایی را که ما با استفاده از آنها به درمان و پیشگیری از بیماری می‌پردازیم متحول کرده است و روش‌های نوین تولید دارو را در اختیار ما قرار داده است.
مهندسی ژنتیک و تولید داروهای نوین
مهندسی ژنتیک، به تغییر هدفمند DNA ارگانیسم‌ها با استفاده از تکنیک‌های بیوتکنولوژی و مولکولی اشاره دارد. این تکنیکها شامل اضافه، حذف یا اصلاح ژن‌های خاص برای تقویت یا ایجاد صفات مورد نظر است. در زمینه داروسازی، مهندسی ژنتیک پتانسیل بسیار زیادی برای ایجاد درمان‌های جدید و بهبود کارایی داروهای موجود دارد!
به طور سنتی، کشف دارو فرآیندی پر زحمت و زمان بر بوده است. مهندسی ژنتیک با امکان ایجاد مولکول‌های DNA نوترکیب که پروتئین‌های درمانی را تولید می‌کنند، این فرآیند را متحول کرده است. این رویکرد که به عنوان فناوری DNA نوترکیب شناخته می‌شود، امکان تولید پروتئین‌های پیچیده مانند انسولین، فاکتورهای رشد و آنتی بادی‌ها را در مقادیر زیاد فراهم می‌کند.
درمان‌های شخصی سازی شده
مهندسی ژنتیک، در زمینه توسعه درمان‌های هدفمندی که بر مسیرهای مولکولی خاص موثر در بیماری‌ها متمرکز است، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این رویکرد پزشکی مطمئن تضمین می‌کند که درمان‌ها بر اساس ساختار ژنتیکی بیماران خاص طراحی شده‌اند و منجر به نرخ اثربخشی بالاتر و عوارض جانبی کمتر می‌شود.
پزشکی شخصی یا درمان‌های شخصی‌سازی شده (Personalized Therapies) به ویژه در درمان سرطان بسیار موثر است، جایی که پروفایل ژنتیکی تومورها، انتخاب درمان‌هایی را که به احتمال زیاد برای یک بیمار خاص موثر هستند، آسان‌تر می‌کند.
این حوزه، با استفاده از اطلاعات شخصیتی، ژنتیکی، محیطی و سایر عوامل مربوط به هر فرد، بهبود و درمان بیماری‌ها را به صورت سفارشی و شخصی برای هر فرد ارائه می‌دهد. این روش در حال حاضر، علاوه بر سرطان، در حوزه پزشکی و به ویژه درمان بیماری‌های عصبی، بیماری‌های قلبی و بسیاری از بیماری‌های ژنتیکی مورد توجه قرار گرفته است.
درمان‌های شخصی‌سازی شده و پزشکی شخصی می‌توانند به شکل‌های زیر ارائه شوند:
درمان‌های دارویی شخصی‌سازی شده
با استفاده از اطلاعات ژنتیکی یا بیومارکرها، داروهای مناسب برای هر فرد تعیین و تولید می‌شوند. این داروها می تواند شامل داروهای جدید با عملکرد جدید، یا ترکیبی ار داروها با در نظر گرفتن شرایط بیمار باشد.
درمان‌های تغذیه‌ای شخصی‌سازی شده
با بررسی و تحلیل اطلاعات تغذیه، وضعیت متابولیک و واکنش بیمار به مواد غذایی، برنامه تغذیه مناسب و شخصی برای هر فرد تعیین می‌شود. این مورد شامل تغییرات در رژیم غذایی، مکمل‌های غذایی و محدودیت‌های خاصی در مصرف مواد غذایی است.
درمان‌های تکنولوژی محور شخصی‌سازی شده
این مورد شامل استفاده از تکنولوژی‌های پزشکی پیشرفته برای تشخیص، پیش‌بینی و درمان بیماری‌ها است. مثال‌هایی از این تکنولوژی‌ها شامل تصویربرداری پزشکی پیشرفته‌تر، سیستم‌های سازمانی، نانوتکنولوژی و هوش مصنوعی می‌باشند.
درمان‌های ایمنی شخصی‌سازی شده
با بررسی سیستم ایمنی فرد، عواملی که باعث ضعف سیستم ایمنی می‌شوند تشخیص داده شده و راهکارهایی برای تقویت ایمنی بدن افراد ارائه می‌شود.
درمان‌های روانشناختی شخصی‌سازی شده
با توجه به ویژگی‌های شخصیتی، سابقه روانشناختی و نیازهای روانی هر فرد، روش‌های رواندرمانی و مشاوره شخصی‌سازی می‌شود. استفاده از درمان‌های شخصی‌سازی شده می‌تواند بهبود نتایج درمانی، کاهش عوارض جانبی و افزایش رضایت بیماران را به همراه داشته باشد.
با این حال، لازم به ذکر است که محققان هنوز در حال توسعه و پژوهش در این حوزه هستند و برخی از درمان‌های شخصی‌سازی شده هنوز در مراحل آزمایشی یا آزمایشگاهی قرار دارند. همچنین، هزینه و دسترسی به این نوع درمان‌ها نیز ممکن است محدودیت‌هایی داشته باشد.
انقلاب در ویرایش ژن، CRISPR-Cas9
کشف سیستم ویرایش ژن CRISPR-Cas9 انقلابی در مهندسی ژنتیک ایجاد کرده است. این فناوری به دانشمندان اجازه می‌دهد تا با افزودن، حذف یا تغییر توالی‌های DNA خاص، محتوای ژنتیکی را به صورت دقیق ویرایش کنند.
در صنعت داروسازی، CRISPR-Cas9 دارای پتانسیل بسیار زیادی برای تولید داروهای نوین است. به عنوان مثال، می‌توان از این فناوری برای اصلاح جهش‌های ژنتیکی مسئول بیماری‌های ارثی یا مهندسی سلول‌های ایمنی برای درمان‌های هدفمند سرطان استفاده کرد.
بیوداروها
مهندسی ژنتیک راه را برای توسعه بیوداروها هموار کرده است؛ بیوداروها، داروهایی هستند که با استفاده از موجودات زنده مانند باکت‌ی ها، مخمرها یا سلول‌های پستانداران تولید می‌شوند.
این داروها با قرار دادن ژن مورد نظر در سلول‌های میزبان ایجاد می‌شوند و سپس پروتئین‌های درمانی مورد نظر را تولید می‌کنند. بیوداروها در درمان طیف وسیعی از بیماری‌ها، از جمله بیماری‌های مزمن و اختلالات نادر، موفقیت چشمگیری از خود نشان داده‌اند. همانطور که این حوزه همچنان در حال گسترش است، مهندسی ژنتیک نقشی اساسی در بهبود کارایی این مخصولات، تولید آنها و کاهش هزینه‌ها ایفا خواهد کرد.
چالش‌ها و ملاحظات اخلاقی در تولید داروهای نوین
علیرغم دستاوردهای پیشگامانه در حوزه تولید داروهای نوین با استفاده از مهندسی ژنتیک و فناوری‌های نو، مهندسی ژنتیک در صنعت داروسازی نیز با چالش‌ها و مسائل اخلاقی مواجه است.
اطمینان از ایمنی موجودات اصلاح شده ژنتیکی، در نظر گرفتن پیامدهای ناخواسته موثر و هدایت چارچوب‌های نظارتی موانع اصلی و کلیدی هستند که باید بر آنها غلبه کرد.
روش‌های نوین برای تولید داروهای نوین
گذشته از تمام چالش‌ها و مسائل پیش‌رو، روش‌های نوین برای تولید داروهای نوین در دهه‌های اخیر با پیشرفت تکنولوژی و علوم زیستی بسیار توسعه یافته‌اند. در ادامه به برخی از این روش‌ها اشاره می‌کنیم:
شیمی سبز “Green Chemistry”
شیمی سبز مفهومی است که در طراحی و تولید داروها به منظور کاهش استفاده از مواد شیمیایی خطرناک که برای محیط‌زیست نیز مضر هستند، مصرف بهینه انرژی و تولید کمتر ضایعات متکی است. این روش با استفاده از فرآیندها و موادی که برای محیط زیست بی‌خطر هستند، می‌توانند تولید داروها را بهبود ببخشد. در ادامه به برخی از این روش‌های سبز در سنتز دارو اشاره می‌کنیم:
کاتالیز سبز
این روش شامل استفاده از کاتالیزورهای سبز است که می‌توانند فرآیندهای شیمیایی را با کمترین مصرف انرژی انجام دهند. این کاتالیزورها می‌توانند از فلزات قلیایی، فلزات با استحکام بالا، آنزیم‌ها و کاتالیزورهای آلی تشکیل شوند.
استفاده از حلال‌های سبز
جایگزینی حلال‌های سنتی با حلال‌های سبز، مانند آب، الکل‌های غیرسمی؛ این حلال‌ها از نظر زیست محیطی مطمئن تر بوده و سمیت کمتری دارند و می‌توانند بازیافت شوند.
استفاده از فرآیندهای کاتالیتیک سبز
استفاده از فرآیندهای کاتالیتیک سبز برای انجام واکنش‌های شیمیایی یکی دیگر از روش‌های شیمی سبز در تولید داروهای نوین است. این فرآیندها می‌توانند شامل کاتالیز سطحی، کاتالیز متالوگنیک، کاتالیز فاز مایع، کاتالیز آلی و کاتالیز آنزیمی باشند. این روش‌ها به کاهش مصرف حلال‌ها، افزایش سرعت و بهبود انتخاب‌پذیری واکنش‌ها کمک می‌کنند.
استفاده از فناوری‌های سبز
این روش شامل بهره‌برداری از فناوری‌های سبز مانند امواج فراصوتی، مایکروویو برای بهبود سرعت و بازدهی واکنش‌ها است.
استفاده از مواد بازیافت‌پذیر
موادی که می‌توانند بازیافت شوند یا در فرآیند تولید داروهای بعدی مورد استفاده قرار بگیرند می‌توانند در این بخش مورد استفاده قرار گیرند. این امر به کاهش تولید زباله‌های شیمیایی و مصرف منابع طبیعی کمک می‌کند.
این روش‌ها و اصول شیمی سبز در تولید داروها به کاهش مصرف منابع طبیعی، انرژی و مواد شیمیایی، کاهش تولید زباله‌های شیمیایی، حفظ منابع طبیعی و حفظ محیط زیست کمک می‌کنند. همچنین، این روش‌ها می‌توانند بهره‌وری را افزایش داده، هزینه‌ها را کاهش دهد و کیفیت محصولات نهایی را بهبود ببخشد.
داروهای بیوشیمیایی “Biopharmaceuticals”
داروهای بیوشیمیایی با استفاده از سیستم‌های زیستی مانند پروتئین‌ها، آنتی‌بادی‌ها و پپتیدها تولید می‌شوند. این داروها معمولاً از طریق تکنیک‌های مهندسی ژنتیکی و تکنولوژی سلولی به دست می‌آیند. نمونه‌هایی از داروهای بیوشیمیایی شامل هورمون‌ها، فاکتورهای رشد، آنتی‌بادی‌ها و واکسن‌ها هستند.
این داروها در بسیاری از موارد برای درمان بیماری‌های مزمن و پیچیده مانند سرطان، بیماری‌های التهابی، بیماری‌های ایمنی و بیماری‌های متابولیک استفاده می‌شوند. به دلیل سازگاری زیستی ، این داروهای نوین عموماً دارای اثرات دارویی قوی و دقیق‌تری نسبت به داروهای شیمیایی سنتزی هستند.
منشأ داروهای بیوشیمیایی معمولاً از بیوسنتز در سلول‌ها یا سیستم‌های زیستی می‌باشد. برای تولید این داروها، از میکروارگانیسم‌ها مانند باکتری‌ها و قارچ‌ها، سلول‌های حیوانی و سلول‌های گیاهی استفاده می‌شود. تولید این داروهای نوین معمولاً به وسیله فناوری‌های مهندسی ژنتیک و فرآیندهای بیوشیمیایی پیچیده انجام می‌شود.
- آنتی‌بادی‌ها” Antibodies”
آنتی‌بادی‌ها مولکول‌های پروتئینی هستند که قادر به تشخیص ملکول‌های خاص در بدن هستند. آنتی‌بادی‌ها می‌توانند عملکرد سیستم ایمنی را تقویت کرده و درمان بیماری‌هایی مانند سرطان، بیماری‌های التهابی و بیماری‌های ایمنی را تسهیل کنند.
- هورمون‌ها “Hormones”
هورمون‌ها مولکول‌های پروتئینی یا پپتیدی هستند که توسط غده‌ها در بدن تولید می‌شوند و در تنظیم فرآیندهای فیزیولوژیکی مختلف تأثیر می‌گذارند. برخی از داروهای بیوشیمیایی هورمونی شامل اینسولین، هورمون رشد محرک (GH)، هورمون تیروئید و هورمون‌های جنسی مانند استروژن و تستوسترون می‌باشند.
- فاکتورهای رشد (Growth Factors)
فاکتورهای رشد مولکول‌هایی هستند که رشد و تقسیم سلول‌ها را تنظیم می‌کنند. این داروها معمولاً در درمان بیماری‌های مرتبط با رشد کنترل نشده سلولی مانند سرطان و بیماری‌های متابولیک مورد استفاده قرار می‌گیرند.
داروهای نانوتکنولوژی” Nanomedicines”
نانوتکنولوژی به استفاده از ساختارها و مواد در مقیاس نانو برای تولید داروها و تحریک دقیق سلول‌ها و بافت‌ها می‌پردازد. این روش به تولید محصولاتی مانند نانوذرات دارویی، نانوساختارهای آلی و معدنی، نانوسیستم‌های ارسال دارو و سنسورهای نانومتری درمانی منجر شده است.
داروهای بیولوژیکی “Biologics”
داروهای بیولوژیکی شامل آنتی‌بادی‌های مونوکلونال، پروتئین‌های مهندسی شده، واکسن‌های نوترکیب و سلول‌های بنیادی است. این داروها معمولاً از منابع زیستی مانند باکتری‌ها، سلول‌های حیوانی و سلول‌های بنیادی انسانی به دست می‌آیند و برای درمان بیماری‌های مزمن و مهم مانند سرطان و بیماری‌های التهابی استفاده می‌شوند.
نویسنده: زهرا جهان‌بخش
تهیه شده در آکادمی بیوتکنولوژی ایران
یک نظر